• Journal of Plant Biotechnology
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• 제38권4호
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• pp.285-292
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• 2011

식물 잎의 발달과정에서 heteroblasty는 외부 환경에 대한 식물의 형태적 적응 방법을 매우 잘 반영하며 이에 따른 변화는 기관의 최종 형태와 크기에 영향을 미친다. Heteroblasty를 나타내는 인자 중에서 leaf index는 단엽식물의 잎의 최종 모양과 크기를 나타내는 대표적인 인자이다. Leaf index는 결국 잎몸에서의 세포 증식과 세포 신장의 두 요인에 의해 결정된다. 비록 세포의 증식과 신장을 조절하는 유전자와 조절 기작들이 연구되고 있으나 큰 청사진을 제시하기에는 아직 미흡하다. 본 연구에서는 발달과정 중 잎의 leaf index 조절에 관여하는 유전자를 밝히고 그 조절 기작을 알아내기 위하여 애기장대 돌연변이체를 이용한 분자유전학적, 생리학적인 실험을 수행하였다. 잎과 잎 세포가 커지는 돌연변이체인 macrophylla (mac)를 선발하여 잎의 확장과정과 leaf index의 이상으로 인해 잎 기관의 모양뿐 만 아니라 heteroblasty에 변화가 발생했다는 사실을 밝혀냈다. 또한 이 돌연변이체는 기존에 알려진 ROTUNDIFOLIA3 (ROT3) 유전자의 점 돌연변이에 의해 일어났다고 판명되었고 mac/rot3-5로 명명되었다. 브라시노스테로이드 처리로 인해 ROT3 유전자의 발현이 음성 되먹임 저해를 받는 것으로 보아 ROT3 유전자가 브라시노스테로이드 생합성에 관여함을 제시하였다. 또한 암상태에서 ROT3 유전자의 발현이 증가하며, mac/rot3-5 돌연변이체가 야생형보다 암반응이 약하게 나타났다. 이러한 분석 결과를 토대로 본 논문은 ROT3 유전자가 잎의 확장과정에서 잎의 leaf index 조절과 고유한 heteroblasty의 정립에 중요한 역할을 수행하며, 브라시노스테로이드 호르몬의 조절을 통하여 음지회피성과 같은 환경조절반응을 수행하고 있다는 새로운 사실을 제시하였다.

• 원예과학기술지
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• 제28권5호
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• pp.719-727
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• 2010

낮은 광도는 시클라멘($Cyclamen$ $persicum$ Mill.)의 지상부 신장을 촉진하여 분화의 품질을 떨어뜨리는데, 그 정도는 발육단계와 환경요인에 따라 달라지는 것으로 보인다. 저광도에 대한 엽병의 신장 반응 양상을 알아보기 위해, 유년상(전개엽 5-6매), 전이상(화아 1-3개) 및 성년상(화경 신장 중인 화아 1-3개)의 'Metis Scarlet Red' 시클라멘을 선별하여 명기/암기의 온도가 16/12(저온, LT), 22/18(중온, MT), 28/$24^{\circ}C$ (고온, HT)로 유지되는 대형 생장상의 생장 모듈 내에서 생장시켰다. 생장 모듈은 명기 동안 두 가지 광도조건[60(저광, LL), 240(고광, HL) ${\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ PPFD]으로 유지되었다. 실험 I에서는 MT 생장상에서 유년상의 식물체를 LL 또는 HL 모듈에 4주 동안 계속 두거나 처리 1, 2, 3주후 다른 광도의 모듈로 상호 이동시킨 후 신장 반응을 조사하였다. 실험II에서는 MT 생장상에서, 유년상, 전이상, 그리고 성년상의 식물체를 LL 모듈에 넣은 지 0, 3, 6, 9, 12일째에 HL 모듈로 옮기고 21일째에 신장 반응을 조사하였다. 실험 III에서는 LT, MT, HT 생장상에서 전이상의 식물체를 LL 모듈에 넣은 지 0, 3, 6, 9, 12일째에 HL 모듈로 옮기고 21일째에 신장 반응을 조사하였다. LL 노출시간이 0-4주까지 또는 0-12일까지 증가할수록 엽병장과 초장은 모든 온도 조건과 발육단계에서 증가하였다. 4주간 처리된 실험 I에서 후기의 LL 노출이 전기의 노출보다 엽병의 신장속도를 증가시켰다. 실험 II에서, 처리기간 12일 중 초기의 엽병 신장 양상을 보면 전이상 식물체가 유년상이나 성년상보다 LL에 더 민감하게 반응하였다. 실험 III에서, 온도가 증가할수록, 그리고 LL노출시간이 길어질수록 시클라멘의 엽병장은 증가하였다. HT에서의 엽병 신장 속도는 LT와 비교하여 LL처리 초기부터 빠르게 증가하였다. 엽병 신장에 있어서 온도 $6^{\circ}C$ 증가는 3일간 LL 노출과 유사한 효과를 보였다. 결론적으로, 시클라멘은 전이상일 때 고온 하에서 더 즉각적으로 저광도에 반응하여 엽병을 신장시킨다는 것을 알 수 있었다.